DE2557262A1 - PISTONS AND CYLINDERS FOR TWO-STROKE COMBUSTION MACHINES - Google Patents

PISTONS AND CYLINDERS FOR TWO-STROKE COMBUSTION MACHINES

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DE2557262A1 DE19752557262 DE2557262A DE2557262A1 DE 2557262 A1 DE2557262 A1 DE 2557262A1 DE 19752557262 DE19752557262 DE 19752557262 DE 2557262 A DE2557262 A DE 2557262A DE 2557262 A1 DE2557262 A1 DE 2557262A1
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Description

KARL SCHMIDT GMBH 6 Ffm., 17.12.1975KARL SCHMIDT GMBH 6 Ffm., December 17, 1975

7107 Neckarsulm DrQ/GKp7107 Neckarsulm DrQ / GKp

Chri stian-Schmidt-Straße 8/12Christian-Schmidt-Strasse 8/12

Prov. Nr. 7807 KS ' 3 ·Prov. No. 7807 KS '3

Kolben und Zylinder für Zweitakt-BrennkraftmaschinenPistons and cylinders for two-stroke internal combustion engines

Kolben und Zylinder für Zweitek t-Br ermkraf Maschinen mit Vorverdi chtung des Brennstoff-Luft-Gemisches im Kurbelgehäuse und Überströmen des Brennstoff-Luft-Gemisches durch in der Zylinderwand angeordnete Überströmkanäle in den Brennraum unter Steuerung durch die Kolbenbewegungr wobei der Kolbenschaft fensterartige Öffnungen im Bereich der Stirnseiten des Kolbenbolzens, der in den Bolzenaugen von am Kolbenboden hängenden Lagerböcken gelagert ist, aufweist, die im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens sich mit den Öffnungen der Überströnikanäle derart deckenj daß das vorverdichtete Brennstoff-Luft-Gern sch durch das Innere des Kolbensf durch die fensir.rart.igen Öffnungen des Kolbenschafts und die Überströiakanale .In den mit Brennraummulden versehenen Brennraum strömt«Pistons and cylinders for second-component Br ermkraf machines with pre-compression of the fuel-air mixture in the crankcase and overflow of the fuel-air mixture through overflow channels in the cylinder wall into the combustion chamber under control of the piston movement r with the piston skirt having window-like openings in the Area of the end faces of the piston pin, which is mounted in the pin bosses of the bearing blocks hanging on the piston crown, which in the area of the bottom dead center of the piston cover the openings of the overflow ducts in such a way that the pre-compressed fuel-air Gern passes through the interior of the piston f through the window-like openings in the piston skirt and the overflow channels.

Zur Verminderung des Überströmwiderstanc3es und zur Vereinfachung des Aufbaus bei Zweitakt-Brennkraftmasohineia mit vom Kolben gesteuerten Ein- und Auslaßschli.tzem für das Brennstoff-Luft-Gemisch bzw« Abgase ist es bekannt (DT-PS 571 548j FR-PS 1 092 282)f am Kolben selbst Anordnungen vorzusehen, die ein Strömen der Gase entlang des Kolbens ermöglichenc Durch diese Anordnungen wird es möglich^ auch bei relativ kurzhubigen Brennkraftmaschinen einen langen Kolbenmantel mit den bekannten Vorteilen vorzusehenc Bei diesen bekannten KolbenIt is known (DT-PS 571 548j FR-PS 1 092 282) f to provide arrangements on the piston itself which allow the gases to flow along the piston c By these arrangements it is possible ^ to provide a long piston skirt with the known advantages even in relatively short-stroke internal combustion engines c With these known pistons

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- a —- a -

sind entlang den durch die Enden des Kolbenbolzens gehen-* den Mantellinien nutartige Vertiefungen vom freien Ende des Kolbenmantels bis unter die Ringzone vorgesehen«groove-like depressions are provided along the surface lines going through the ends of the piston pin from the free end of the piston skirt to below the ring zone «

Es ist ferner bekannt (DT-PS 692 211), im Kolbenmantel in den zwischen den Kolbenbolzenlagern liegenden Abschnitten eine oder mehrere fensterartige öffnungen vorzusehen so daß das Gemisch durch das Innere des Kolbens strömteIt is also known (DT-PS 692 211), in the piston skirt one or more window-like openings in the sections between the piston pin bearings provide so that the mixture through the interior of the Piston poured

Diese bekannten Anordnungen ergeben zwar einerseits einen relativ kurzen Überströmweg, der nicht wie bei üblichen Kolben die ganze Höhe des Kolbens, sondern nur die Höhe der Ringzone betragen mußs andererseits jedoch ergeben sich durch die Kühlwirkung der Gemischströmung und der großen Wärmeaufnahme des Kolbens, insbesondere bei schnell drehenden Brennkraftmaschinen mit großer Verdichtung, Wärme spannungen im Kolben.Although these known arrangements provide the one hand a relatively short overflow path that is not as s must at conventional piston amount to the whole height of the piston, but only the height of the annular zone on the other hand, however, result from the cooling effect of the mixture flow and the great heat absorption of the piston, in particular at fast rotating internal combustion engines with high compression, thermal stresses in the piston.

Um dies zu vermeiden, ist bei der zuletzt genannten bekannten Anordnung durch entsprechende Trennwände ein Zwangsstromungsweg entlang dem Kolbenboden vorgesehen. Dadurch werden zwar die Wärmespermungen vermieden und der Kolben gekühlt, jedoch andererseits der Strömungswiderstand erheblich vergrößert und dadurch die Sptilzeit verlängert. Außerdem ist insbesondere bei kleinen Kolben mit hoher Leistung und damit entsprechend umfangreicher Kolbenbolzenlagerung der mögliche Querschnitt beschränkt.To avoid this, consider the last one known arrangement provided a Zwangsstromungsweg along the piston head by appropriate partitions. As a result, the thermal permeations are avoided and the piston is cooled, but on the other hand the flow resistance is considerably increased and thereby the Delay time extended. In addition, it is particularly with small pistons with high power and thus accordingly extensive piston pin bearing limits the possible cross-section.

Zur Beseitigung dieser Nachteile ist ein Kolben für Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit Vorverdichtung des Brennstoff-Luft-Gemisches im Kurbelgehäuse und ÜberleitungTo eliminate these disadvantages, a piston for two-stroke internal combustion engines with pre-compression of the Fuel-air mixture in the crankcase and transfer

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dieses Gemisches durch den in der Zylinderwand angeordneten Überströmkanal unter Steuerung durch die Kolbenbewegung vorgesehen, wobei der Kolben fensterartige Öffnungen aufweist, welche im Bereich des unteren Totpunktes mit den Überströmkanälen in der Zylinderwand sich derart decken, daß das verdichtete Brennstoff-Luft-Gemisch durch das Innere des Kolbens am Kolbenbolzen vorbei, durch die fensterartigen Öffnungen im Kolbenmantel und die Überströmkanäle zu den Spüischlitze» am Ende dieser Überströmkanäle strömt. Bei diesen Kolben ist der Kolbenbolzen in am Kolbenboden auf ge-» hängten Lagerböcken gelagert und die fensterartigen Öffnungen sind gegenüber den Stirnseiten des Kolbenbolzens angebracht* (DT-AS 14 76 085)this mixture is provided through the overflow channel arranged in the cylinder wall under control by the piston movement, the piston being window-like Has openings, which in the area of the bottom dead center with the overflow channels in the cylinder wall coincide in such a way that the compressed fuel-air mixture through the interior of the piston on the piston pin over, through the window-like openings in the piston skirt and the overflow channels to the flushing slots » flows at the end of these overflow channels. With these pistons, the piston pin is open on the piston crown. suspended bearing blocks and the window-like openings are opposite the end faces of the piston pin attached * (DT-AS 14 76 085)

Ein wesentlicher Nachteil dieses Kolbens besteht darin, daß das Innere des Kolbens nicht ausreichend vom Gaswechsel erfaßt wird, was zu lokalen Überhitzungen und den damit verbundenen Folgeerscheinungen führt. Der Zylinder besitzt in seinem Kopf eine kompakte Brennraummulde t die, je nach Anordnung der Zündkerze s oftmals gar nicht oder nur sehr unvollständig von dem in den Brennraum einströmenden Brennstoff-Luft-Gemisch gespült wird, so daß auch hier kein bzw. nur ein unvollkommener Gaswechsel stattfinden kann und ein schlechtes Startverhalten wegen der der Zündkerze vorgelagerten verbrannten Restgase, insbesondere bei noch warmen Maschinen, die Folge ist. Aus diesem Grund wird dann nicht nur die Leistung beeinträchtigt, sondern auch die Zusammensetzung der Abgase negativ beeinflußt,A major disadvantage of this piston is that the interior of the piston is not sufficiently covered by the gas exchange, which leads to local overheating and the associated consequences. The cylinder has a compact combustion bowl t in its head which, depending on the arrangement of the spark plug s, is often not or only incompletely flushed by the fuel-air mixture flowing into the combustion chamber, so that here too no or only an incomplete gas exchange can take place and poor starting behavior due to the burnt residual gases upstream of the spark plug, especially when the machines are still warm, is the result. For this reason, not only the performance is impaired, but also the composition of the exhaust gases is negatively influenced,

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, Kolben und Zylinder bei einer eingangs beschriebenenThe object of the present invention is therefore to provide the piston and cylinder in one described at the outset

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Zweitaktbrennkraftmaschine so zu gestalten.» daß ein verbesserter Gaswechsel f. eine vollständige Verbrennung der Brennstoff-Luft-Gemische und eine Verbesserung des Startverhaltens und damit eine befriedigende Leistung sowie Zusammensetzung der Abgase erreicht werden.To design the two-stroke internal combustion engine. " that an improved gas exchange f . a complete combustion of the fuel-air mixture and an improvement in the starting behavior and thus a satisfactory performance and composition of the exhaust gases can be achieved.

Die Lösung dieser Aufgabe beste)")! darin, daß die Größe der im Kolbenschaft angeordneten fensterartigen. Öffnungen etwa der Große der im unteren Totpunkt des Kolbens gegenüberliegenden Öffnungen der Überströmkanäle entspricht und der Abstand zwischen den eine strömungsgünstige Gestalt aufweisenden mit dem unteren Rahmen der fenster artigen Öffnungen verbundenen BoI Kennaben so klein wie möglich und die Br-ennraummulde weitgehend im Kolbenboden angeordnet ist.The solution to this problem is that the size of the window-like openings arranged in the piston shaft corresponds approximately to the size of the openings of the overflow channels opposite at the bottom dead center of the piston and the distance between the flow-favorable shape and the lower frame of the window like openings connected BoI Kennaben as small as possible and the combustion bowl is largely arranged in the piston crown.

Durch die Kombination dieser Maßnahmen wird ein großer axialer Strömungsquerschnitt füi'- das überströmende Brennstoff-Luft-Gemisch im Kolbeninnern erreicht, wodurch der volumetrische Wirkungsgrad deutlich verbessert wird» Das überströmende Brennstoff«Luft- Qomi sch bestreicht nicht nur alle Bereiche des KoXbeninneren und bewirkt dabei eine Kühlungf Bondern schmiert auch die Lagerung der Kolbenbolzen* Darüberhinaus bildet die im Kolbenboden angeordnete BrennraumrauXde einen kompakten Brennraum, der die nach dem Stand dex* Technik im angegossenen Zylinderkopf angeordnete schlecht durchspülbare Brennraummulde ganz oder zum überwiegenden Teil ersetzt, wodurch eine verbesserte Spülung erzielt wird, die eine zu starke Aufhellung des Kolbenbodens in relativ engbegrenzten Bereichen verhindert.By combining these measures a large axial flow cross section is füi'- achieved in the piston inside the overflowing fuel-air mixture, whereby the volumetric efficiency is significantly improved "The overflowing fuel" air Qomi beautiful sweeps not only all areas of KoXbeninneren and thereby effects A cooling system f Bondern also lubricates the bearing of the piston pin * In addition, the combustion chamber roughness arranged in the piston crown forms a compact combustion chamber that completely or for the most part replaces the poorly flushable combustion chamber bowl located in the cast-on cylinder head according to the state of the art * technology, whereby improved flushing is achieved which prevents the piston crown from becoming too bright in relatively narrow areas.

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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, die im Zylinder angeordneten Überströmkanäle so auszu-Di!denf daß die in den Brennraum eintretenden Brennstoff-Luft-Gemisch-Ströme mit ihren Innenseiten jeweils eine Tangente an den Randbereichen der im Kolbenboden ■befindlichen Brennraummulde bilden« Auf diese Weise werden sie in ihrer Wirkung auf den Aufschub d€;r Abgase nicht beeinträchtigt, Ferner liegt die Zündkerze durch aie er£jridungsgemäße Anordnung der 35rennrauinrmi.'lde ,Im Sti'ömungsbereich des eintretenden Brennstoff-Luft-Gemisches, wodurch nicht nur die Lebensdauer der Zündkerze verbessert wird, sondern auch der Zündkerze stets frisches Brenngas vorgelagert ist, auch wenn die im Kolbenboden angeordnete Brennraummulde nicht vollständig durchspült werden sollte« Dadurch ist eine einwandfreie Zündeiniei tang den gesamten Brennstoff-Luft-Gemisches gewährleistet und es wird ein ausgezeichnetes Startverhalten der Brennkraftmaschine erzielt.Another embodiment of the invention is arranged in the cylinder transfer ducts as for For-di! The f that the form in the combustion chamber entering fuel-air mixture flows with their inner sides in each case a tangent to the edge regions of the combustion chamber recess in the piston crown ■ located " in this way, they are d in their effect on postponing €; not impaired r exhaust gases Further, the spark plug is located by aie £ he jridungsgemäße arrangement of 35rennrauinrmi.'lde, in Sti'ömungsbereich of the incoming fuel-air mixture, which not only the service life of the spark plug is improved, but also fresh fuel gas is always stored in front of the spark plug, even if the combustion bowl located in the piston crown should not be completely flushed through achieved the internal combustion engine.

Im Rahmen der vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung ist die Brenni'aummulde ganz oder doch zu wenigstens 60 % im Kolbenboden angebr-achtf wobei im letzteren Fall sich der andere Brennraummuldenteil in Gestalt einer vergleichsweise flachen. Mulde im Zylinderkopf befindet».In accordance with the preferred embodiment of the invention, the Brenni'aummulde is wholly or at least 60% in the piston head arm shows eight-f wherein the other part of the combustion chamber recess in the form of a comparatively flat in the latter case. The recess is located in the cylinder head ».

Zweckmäßigerweise ist der äußere Abstand zvö sehen den Bolz-enaugen so gewählt, daß er weniger als 40 % des Kolbendurchmessers beträgt«.The outer distance zvö see the bolt eyes is expediently chosen so that it is less than 40 % of the piston diameter «.

Die Erfindung ist in der im folgenden näher erläuterten Zeichnung beispielhaft dargestellteThe invention is illustrated by way of example in the drawing explained in more detail below

709826/0453709826/0453

Es zeigern * * % It show * * %

Fig,. Λ einen Längsschnitt durch den Zylinder senkrecht zur Bolzenebene und eine Seitenansicht des in der unteren Totpunktlage "befindlichen Kolbens auf die Stirnseite des Kolbenbolzens.Fig. Λ a longitudinal section through the cylinder perpendicular to the bolt plane and a side view of the piston in the bottom dead center position on the face of the piston pin.

Fig.. 2 einen Längsschnitt durch den. in der unteren Totpunktlage "befindlichen Kolben und d,en Zylinder entlang der Kolbenbolzenebene.Fig. 2 shows a longitudinal section through the. Pistons located in the bottom dead center position and the cylinder along the plane of the piston pin.

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 1 - I der Fig. 2.3 shows a cross section along the section line 1-1 of Fig. 2.

In dem mit Kühlrippen versehenen Zylinder 1 befindet sich der Kolben 2 in seiher unteren Totpunktlage« Am Boden 3 des Kolbens 2 sind zwei Lagerbocke k angebracht, in deren Naben 5 der Kolbenbolzen 6 gelagert ist* Gegenüber den Stirnflächen des Kolbenbolzens 6 sind im Kolbenschaft 7 fensterartige Öffnungen 8, deren Größe der Größe der Öffnungen der Überströmkanäle 9f 10 für das Brennstoff-Luft- Gemisch in den Brennraum 11 entsprechen und die sich in der unteren Totpunktlage des Kolbens 2 miteinander deckenr angebrachte Senkrecht zur Ebene des Kolbenbolzens 6 sind die Ansaugöffnungen 12 für das Brennstoff-Luft-Gemisch und die Auslaßöffnungen 13 für die Abgase angebrachte Im Kolbenboden 3 befinden sich ca. 65 % der Brennraummulde 14, während ihr restliches'· Teil 15 als flach ausgebildete Mulde im Zylinderkopf, in die die Zündkerze 16 hineinragt, liegt. In Figc. 3 sind die seitlichen Begrenzungslinien der über den Überströmkanal in den Brennraum 11 eintretenden Brenngase strichpunktiert eingezeichnet.In the cylinder 1, which is provided with cooling fins, the piston 2 is in its bottom dead center position. On the bottom 3 of the piston 2, two bearing blocks k are attached, in the hubs 5 of which the piston pin 6 is mounted Openings 8, the size of which corresponds to the size of the openings in the overflow channels 9 f 10 for the fuel-air mixture in the combustion chamber 11 and which coincide with each other in the bottom dead center position of the piston 2 r attached perpendicular to the plane of the piston pin 6 are the intake openings 12 For the fuel-air mixture and the outlet openings 13 for the exhaust gases, approx. 65 % of the combustion chamber bowl 14 is located in the piston crown 3 , while the remaining part 15 is a flat bowl in the cylinder head into which the spark plug 16 protrudes . In Figc. 3, the lateral delimitation lines of the combustion gases entering the combustion chamber 11 via the overflow duct are drawn in dash-dotted lines.

PatentansprücheClaims

709 8 2 6/04 53709 8 2 6/04 53

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS 1) Kolben und. Zylinder für Zweitakt-Brennkra.ftmascbl.J3.en, κ^/ mit Vorverdichtung des Brennstoff-Luft-Gemisches im Kurbelgehäuse und Überströmen des Brennstoff-Luft-Gemisches durch in der Zylinderwand angeordnete Überströmkanäle in den Brennraum unter Steuerung durch die Kolbenbewegung j wobei der KoIb en schaft fensterartige Öffnungen im Bereich der Stirnseiten des Kolben bolzens, der in den Bolzenaugen von am Kolbenboden hängenden Lagerböcken gelagert ist, aufweist, d.i.© im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens sich mit den Öffnungen der Überströmkanäle derart decken, daß das vorverdichtete Brennstoff-Luft-Gemisch durch das Innere des Kolbens, durch die fensterartigen Öffnungen des Kolbenschafts und die Überströmkanäle in den mit Brennraummulden versehenen Brennraum strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der im Kolbenschaft (7) angebrachten fensterartigen Öffnungen (8) etwa der Größe der in der unteren Totpunktlage gegenüberliegenden Öffnungen der Überströmkanäle (9, 10) entspricht und der Abstand zwischen den eine strömungs günstige Gestalt aufweisenden mit dem unteren Rahmen der fensterartigen öffnungen verbundenen Bolzennaben so klein wie möglich und die Brennrauramulde (14) weitgehend im Kolbenboden (3) angeordnet ist.1) piston and. Cylinder for two-stroke Brennkra.ftmascbl.J3.en, κ ^ / with pre-compression of the fuel-air mixture in the crankcase and overflow of the fuel-air mixture through overflow channels arranged in the cylinder wall into the combustion chamber under control of the piston movement j where the Piston shaft has window-like openings in the area of the end faces of the piston pin, which is mounted in the pin bosses of bearing blocks hanging on the piston head, which in the area of the bottom dead center of the piston coincide with the openings of the overflow channels in such a way that the pre-compressed fuel Air mixture flows through the interior of the piston, through the window-like openings of the piston skirt and the overflow channels into the combustion chamber provided with combustion bowls, characterized in that the size of the window-like openings (8) made in the piston skirt (7) is approximately the size of the lower dead center position opposite openings of the overflow channels (9, 10) corresponds to u nd the distance between the pin bosses, which have a flow-favorable shape and connected to the lower frame of the window-like openings, is as small as possible and the combustion bowl (14) is largely arranged in the piston head (3). 2) Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1» dadurch gekennzeiohnet, daß die Brennraummulde (14) ganz im Kolbenboden (3) angeordnet ist.2) Two-stroke internal combustion engine according to claim 1 » gekennzeiohnet that the combustion bowl (14) is arranged entirely in the piston head (3). 3) Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennraummulde (14) zu wenigstens 60 % im Kolbenboden und der andere Teil (15) in Gestalt einer vergleichsweise flachen Mulde im Zylinderkopf angeordnet ist.3) Two-stroke internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the combustion bowl (14) is arranged to at least 60 % in the piston head and the other part (15) in the form of a comparatively flat bowl in the cylinder head. 709826/0453 " 8 "709826/0453 " 8 " QRiGJNAL INSPECTEDQRiGJNAL INSPECTED 25572G225572G2 ■ %■■% ■ 4) Zweitakt-Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 Ms 3S dadurch gekennzeichnet, daß der- äußere Abstand, zwischen den Bolzennaben (5) weniger als 40 % des Korbendurchmessers ist. 4) Two-stroke internal combustion engine according to claims 1 Ms 3 S dad urch g ekmarks that the outer distance between the pin bosses (5) is less than 40 % of the basket diameter. 5) Zweitaktbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet s daß die Austrittsöffnungen der Überströmkanäle (9? 10) im Brennraum (11) so gestaltet sind j daß die innere Begrenzung der in den Brennraum eintretenden Brennstoft«Lu£t-Gemisch«Ströme j eweil s eine Tangente an den Randbereich der im Kolbenboden (3) befindlichen Brennraummulde (14) bilden«5) Two-stroke internal combustion engine according to claims 1 "to 4, characterized s that the outlet openings of the transfer channels are (9 10) designed? In the combustion chamber (11) so j that the inner boundary of the combustion chamber entering Brennstof t" Lu £ t-mixture "currents j s eweil a tangent to the edge region of the combustion bowl (14) located in the piston head (3) form" 709826 /04 B3709826/04 B3
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